Measurement and Data Analysis for Engineering and Science, Second Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Press

作者:Patrick F. Dunn

出品人:

页数:490

译者:

出版时间:2010-1

价格:804.00

装帧:精装

isbn号码:9781439825686

丛书系列:

图书标签:

• 数据分析
• 工程测量
• 科学测量
• 实验数据处理
• 统计学
• 误差分析
• 测量不确定度
• 数据可视化
• 科学计算
• 工程统计

工程与科学中的测量与数据分析，第二版 作者： [请在此处填写作者姓名，若已知] 出版社： [请在此处填写出版社名称，若已知] 出版年份： [请在此处填写出版年份，若已知] --- 图书简介 《工程与科学中的测量与数据分析，第二版》是一本专为理工科学生和专业人士设计的权威教科书，旨在系统性地介绍从基础概念到高级应用的测量科学、误差分析以及数据处理技术。本书的核心目标是培养读者严谨的科学思维，确保实验数据的可靠性、有效性和可重复性，从而有力支撑工程设计、科学研究和技术决策的准确性。 本版在继承前一版扎实理论基础的同时，紧密结合当前技术发展的最新趋势，对内容进行了大幅度的更新和深化，尤其加强了对现代数据分析工具和不确定性量化的重视。它不仅是一本操作手册，更是一本引导读者理解“如何可靠地知道你所测量到的结果意味着什么”的思维指南。 --- 第一部分：测量的基础与误差的本质 本书首先奠定了坚实的理论基础，深入探讨了测量的基本概念、物理量、单位系统以及标准化的重要性。 1. 测量的基本要素与物理量： 详细阐述了测量的定义、目的与基本框架。内容涵盖国际单位制（SI）的构建，关键的七个基本物理量及其导出量，以及量纲分析在早期设计和检查方程一致性中的关键作用。 2. 仪器仪表与数据采集系统： 本部分详尽介绍了各类传感器的原理和特性。读者将学习如何选择合适的传感器来捕获特定的物理现象（如温度、压力、应变、流量等）。重点分析了静态与动态响应特性，包括灵敏度、分辨率、滞后性、漂移等关键参数。此外，还深入探讨了数据采集（DAQ）系统的结构，包括信号的调理、模数转换（ADC）的技术细节、采样率的选择依据，以及数字化过程中可能引入的量化误差。 3. 误差的统计学描述与分析： 这是全书的基石之一。本书摒弃了对偶然误差和系统误差的简单分类，转而采用现代统计学方法进行量化。系统性地介绍了随机变量、概率分布（特别是正态分布、泊松分布和卡方分布在误差分析中的应用）。详细讲解了如何使用均值、标准差、方差、置信区间等统计量来精确描述测量结果的集中趋势和分散程度。 4. 不确定度评定： 本书严格遵循国际标准（如GUM——《测量不确定度表示指南》）的要求，系统地指导读者进行不确定度的评定。内容涵盖了对输入量不确定度的识别、建模，无论是基于重复测量的A类不确定度的评定，还是基于规格书和校准数据的B类不确定度的评定。最终，通过有效自由度计算和合成不确定度公式，指导读者得到一个具有科学说服力的最终测量结果表示形式。 --- 第二部分：数据处理、建模与回归分析 在掌握了可靠的测量数据后，如何从中提取有意义的信息，并构建描述物理现象的数学模型，是本部分的核心任务。 5. 数据预处理与可视化： 讲解了原始数据转换为可用信息的过程。内容包括异常值（离群点）的识别与处理方法，数据平滑技术（如滑动平均、Savitzky-Golay滤波器），以及如何利用先进的绘图工具和技术进行有效的数据可视化，以便直观地发现趋势和模式。 6. 线性与非线性回归分析： 本章提供了强大的曲线拟合工具箱。重点讲解了最小二乘法（OLS）在线性模型拟合中的应用，包括参数估计、拟合优度（$R^2$）的评估、以及对拟合参数的统计显著性检验。随后，深入探讨了处理非线性关系的方法，包括变量变换法和迭代非线性最小二乘法，并强调了残差分析在验证模型适用性中的关键作用。 7. 多变量回归与实验设计（DOE）： 针对涉及多个影响因素的复杂工程问题，本书引入了多元线性回归模型。更进一步，它系统介绍了实验设计（Design of Experiments, DOE）的基本原理。读者将学习如何通过因子设计（如全因子、部分因子设计）来高效地规划实验，以最少的投入分离和量化各个输入变量对输出结果的独立影响，这对于优化工艺参数至关重要。 --- 第三部分：信号处理与高级分析技术 面对动态、噪声较大的实验环境，需要更精密的工具来提取隐藏在复杂信号中的信息。 8. 傅里叶分析与频谱技术： 本章将信号处理的理论与实际应用紧密结合。详细解释了傅里叶级数和傅里叶变换（FT）的物理意义，并重点介绍了离散傅里叶变换（DFT）及其高效实现——快速傅里叶变换（FFT）。读者将学会如何利用FFT分析周期性信号，识别噪声频率，并通过频率域滤波技术来净化时域数据。 9. 随机过程与时间序列分析： 针对工程中普遍存在的随机信号，本书介绍了随机过程的分类（如平稳过程、遍历过程）。核心内容包括自相关函数（ACF）和偏自相关函数（PACF）的计算与解释，用于识别时间序列的内部结构。此外，还介绍了功率谱密度（PSD）的概念，指导读者如何量化随机信号的能量在不同频率上的分布。 10. 数据过滤与系统辨识基础： 本部分关注如何设计和应用滤波器来改善数据质量。详细讲解了IIR（无限脉冲响应）和FIR（有限脉冲响应）滤波器的设计原理，并展示了它们在去除特定频率干扰中的应用。在系统辨识方面，引入了输入/输出（I/O）数据驱动的系统模型识别方法，帮助工程师从实验数据中推导出描述物理系统的动态数学模型。 --- 特色与优势 强调不确定性量化： 将测量不确定度的处理提升到与参数估计同等重要的地位，确保读者报告的结果是完整和可信的。 面向实践的案例： 穿插了大量来自机械、电子、化学和土木工程领域的真实世界案例和习题，帮助读者立即将理论应用于实际工程挑战。 计算工具整合： 虽然理论扎实，但本书鼓励使用现代计算工具（如MATLAB/Python环境下的数值计算库）进行复杂的数据处理和模拟，提升了毕业生的即战力。 结构逻辑清晰： 从最基础的误差理论，逐步过渡到高级的信号处理和系统建模，确保学习路径的平滑与连贯。 《工程与科学中的测量与数据分析，第二版》是理工科研究生、高年级本科生以及需要在高精度测量和数据驱动决策中工作的工程师和研究人员不可或缺的工具书。它不仅教授“如何测量”，更教会读者如何批判性地“理解测量”的含义。

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